电路时延预算路系统和方法研究

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的1篇电路时延预算路系统和方法研究，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

1概述

OTN光传送网（OpticalTransportNetwork，OTN）是传输网络的一种类型，指的是在光域内实现业务信号的传送、复用、路由选择、监控，并且保证其性能指标和生存性的传送网络。OTN将WDM技术作为基础，保证了它的超大传输容量的同时还加入了SDH强大的操作、维护、管理能力［1］。OTN继承了SDH和WDM技术的诸多优势，已成为当前业界光传送网的主流核心技术［2］。OTN结合了光域传输和电域处理的优点，它不仅提供端到端的刚性透明管道连接和强大的组网能力，而且提供远距离大容量传输［3］。OTN网络在充分利用传输基础设备资源的情况下，可以在IP和光融合时代为运营商提供前所未有的灵活性架构和差异化服务。随着云计算的普遍发展，多域互联、云网融合的需求促进了云光网络的融合，高价值客户可以租用低时延、高可靠、灵活带宽的OTN电路接入云池，更容易实现云网的无缝融合。随着5G、云业务、物联网等新兴业务发展，OTN技术已经迎来了其蓬勃发展的新时代。OTN网络通过SDN化增强了网络可编程能力，支持网络和业务可编程［4-5］。另一方面，在国家政策支持和企业数字化转型驱动下，企业业务上云是大势所趋［6］。据IDC《FutureScapes2021》预测，到2025年将有85%的企业新建数字基础设施部署在云上。而随着SDN技术的发展，实现了OTN网络能力的可编程，以及通过接口调用的方式实现对底层网络性能灵活查询和直观呈现，为网络能力的开放提供了条件［7］。新兴业务对底层网络提出低时延、大带宽，现有的组网/入云方式不能准确预估客户业务开通时长，也不能评估业务时延、带宽质量。因此，急需一种新型系统和方式来满足业务的快速发展。

2需求分析

面向客户时，电信运营商客户经理只能借助资源管理系统简单的查询接入地址是否存在网络资源，不能为客户提供网络质量信息，例如：时延、带宽、抖动等，也无法准确预估客户业务的开通时长。因此，不敢与客户签订SLA承诺，容易导致客户不满意，最终导致网络资源无法变现。作为信息服务行业的重要和基础的服务提供者，电信运营商运营支撑体系向数字化、电商化加快转型面临困难，运营商的网络能力没有显性化，业务受理前台和网络能力后台没有完全实现自动化流程贯通。

3单域点到点OTN电路时延预算路系统和方法

3.1单域点到点OTN电路时延预算路系统

根据业务时延约束条件，在通信运营商OTN电路正式开通前，预先进行电路路径计算筛选和算路结果呈现的系统和方法。系统架构包括：轻量级客户网管、资源管理系统、云网协同器、OTN网络控制器、OTN传输网络，架构如图1所示：一种OTN电路时延预算路系统和方法研究
首先，用户在轻量级客户网管平台上输入需要查询的OTN电路的源端地址信息和宿端地址信息，资源管理系统会根据用户输入的地址信息匹配就近的接入网元信息；其次，用户根据业务场景的需求，输入时延、带宽和电路需经过的网络设备等约束条件。在完成以上步骤后，轻量级客户网管平台将用户请求发送到云网协同器进行查询和分析操作。同时，轻量级客户网管平台也会根据云网协同器返回的报文信息，显示满足用户需求的OTN电路信息。整个交互流程如图2所示。资源管理系统：负责业务信息和运营商云网资源的转换，比如将GIS信息转换为OTN网络设备的相关信息。云网协同器：负责将轻量级客户网管平台的业务查询请求，按照设定的业务逻辑和算法，转换为OTN网络控制器可以识别的接口报文，发送给OTN网络控制器；并将OTN网络控制器的反馈结果进行解析和处理，反馈OTN电路拓扑要素信息和性能要素信息给轻量级客户网管平台。OTN网络控制器：纳管底层OTN网络设备，按照云网协同器的查询条件，支持对底层OTN网络的时延预算路能力。OTN传输网络：包括多个OTN网络设备，组成底层OTN传输网络，负责业务数据流的转发和传送。

3.2单域点到点OTN电路时延预算路方法

单个OTN网络控制器纳管的控制域内的时延预算路查询方法，“域内”指的是需查询电路的起点（A端）和终点（Z端）均属于同一个OTN网络控制器纳管的网络范围内，即在单个OTN网络控制域内。接下来，从时延预算路前置准备工作和时延预算路工作过程两方面介绍。

3.2.1时延预算路的前置准备工作

云网协同器从OTN网络控制器周期性同步底层OTN网络设备和相邻两个OTN设备之间的链路的信息，采集周期建议为一天（比如每天的业务闲时早上6点），接口可以采用FTP文件同步接口。具体包括如下内容：①获取每个OTN网络设备（网元）的信息。云网协同器可通过OTN网络控制器或资源管理系统查询获得各个网元信息，并保存网元ID和网元名称的映射关系在云网协同器的数据库中。②获取OTN网络中每条链路的单向时延统计数据，并在云网协同器系统数据库中保存，用于后续进行链路单向时延信息匹配。

3.2.2时延预算路工作过程

客户或运营商的客户经理在轻量级客户网管客户端（APP、微信小程序、PC端）输入要查询的OTN电路的起点（A端）和终点（Z端），以及业务时延约束、带宽约束和电路需经过的网络设备约束（可选）信息。轻量级客户网管客户端下发的电路查询请求包括入云电路和组网电路两种业务类型。其中，A端地址信息的获取方法：根据用户终端定位获取的GIS信息（可以支持用户在地图上点击获取GIS地址），轻量级客户网管平台根据GIS信息向资源管理系统查询获取离该GIS位置最近的运营商OTN网络设备，比如CPE设备，查询获取该OTN网络设备的ACTNID信息（Ab⁃stractionandControlofTrafficEngineeredNetworksIdentifier，网络流量工程抽象和控制标识）。

Z端地址可以是云资源池信息，此时是一条点到点OTN入云电路。Z端地址信息的获取方法：根据用户选中的希望接入的云池信息，由云网协同器根据日常维护的台账信息，在系统中匹配该云池对应地接入该云池的运营商OTN网络设备的ACTNID信息。Z端地址也可以是OTN网络设备，此时是一条点到点OTN组网电路。Z端地址信息的获取方法：根据用户终端定位获取的GIS信息（可以支持用户在地图上点击获取GIS地址），轻量级客户网管平台根据GIS信息向资源管理系统查询获取离该GIS位置最近的运营商OTN网络设备，比如CPE设备，查询获取该OTN网络设备的ACTNID信息。轻量级客户网管客户端下发的“带宽约束”请求类型包括“理论计算”和“现网匹配”两种。理论计算指的是图1系统架构图图2系统交互流程计算出来的电路全程路径的可用空闲带宽不需要满足带宽约束条件，此时下发给OTN网络控制器的带宽参数默认取100M。现网匹配指的是要求计算出来的电路全程路径的可用空闲带宽需要大于或等于带宽约束条件中的带宽参数值，此时带宽向上取整，目前可支持100M，1G，10G带宽。轻量级客户网管的APP或小程序下发售前查询请求，云网协同器按照“时延最优”和“综合最优”两种策略分别进行查询，其中时延最优指的是按时延最小的要求进行查询，综合最优指的是按照电路全程路径可用带宽最富裕的要求进行查询。每种策略最多返回n条满足约束条件的业务路径和每条路径的单向总时延信息。由于时延预算路需要耗费OTN网络控制器较多的计算资源和时间，可以对云网协同器下发 给OTN网络控制器的API指令中，根据查询响应时延需求灵活配置数值n，可根据OTN网络控制器的算力和计算效率，适当增加或减少OTN网络控制器返回的路径数量；同时，为缩短时延预算路查询时延，改善用户查询体验，云网协同器可以将两种策略的查询请求并行下发给OTN网络控制器进行并行查询。轻量级客户网管平台查询页面如图3和图4所示。在业务层面，客户关注的电路时延一般指双向端到端传输时延，云网协同器将客户输入的双向时延约束要求转换为单向时延（轻量级客户网管平台下发的是双向时延，云网协同器除以2转换为单向时延），然后根据时延约束条件要求去筛选路径，从所有查询返回结果中筛选出符合时延约束条件的一条最大时延路径和一条最小时延路径。云网协同器最终向轻量级客户网管返回2条路径、端到端时延（双向）、链路时延（双向）等信息。具体过程如下：①路径端到端时延计算：如图5所示，端到端的时延测量通过OTU帧中“PM&TCM”字节的比特7（DMp）实现，DMp信号用于表征时延测量动作的开始。通常DMp信号是固定值（连0或连1），当信号比特值发生变化（0到1或1到0的跳变）时即表示双向时延测量开始，跳变后DMp信号新值会维持不变，直到下次时延测量动作。测量从DMp信号值发生变化开始，在源端将DMp信号插入并发送到宿端，宿端再将DMp信号环回到同一源端，该过程所经历的帧周期数为N。因此，时延的测量值为：N*OTN帧周期数。该方法的测量精度与OTN帧结构速率有关，当OTN帧结构速率为1.25Gbit/s，时延测量精度为0.8ns。OTN网络控制器根据查询请求进行算路，返回同时符合各项约束条件的路径信息，每条路径信息包含：路径从A端到Z端依次经过的各个网络设备信息（比如网元ID），网络设备端口信息（比如端口ID）和该条路径的单向总时延。云网协同器从所有查询的结果中筛选出从A端到Z端的单向总时延最小的那条路径作为路径一，从A端到Z端的单向总时延最大的那条路径作为路径二，将这2条路径的信息进行入库保存，云网协同器将路径一和路径二的端到端单向时延数据分别*2转换为端到端双向时延返回给北向轻量级客户网管平台进行呈现。②逐跳链路双向时延计算：云网协同器根据查询结果，获取路径一和路径二从A端到Z端依次经过的各个网络设备信息（比如网元ID），云网协同器从时延预计算的路径信息中，取出相邻两个网元作为一跳，通过相邻的两个网元ID和网元端口ID可以确定对应的链路，与云网协同器系统数据库中保存的OTN网络的链路时延数据匹配，举例说明如下：网元A和网元B是路径中的位置相邻的两个网元，网元A的端口a到网元B的端口b之间的链路称之为---AB，其时延为x，网元B的端口b到网元A的端口a之间的链路称之为---BA，其时延为y，那么A和B之间链路的双向时延为x+y的和；③OTN网络设备的网元名称获取：云网协同器根据时延预算路查询结果获取每条路径经过的各个网络设备信息（比如网元ID），再根据云网协同器数据库中保存的网元ID与网元名称的映射关系，获取各个OTN网络设备的网元名称。轻量级客户网管平台通过云网协同器提供的报文信息，以直观的图形化界面，呈现出算路拓扑和时延信息，将端到端时延和链路时延进行展示，并且展示每条路径经过的OTN网络设备的网元名称便于用户可识别。以点到点OTN上云电路为例，在轻量级客户网管平台配置的参数如表1所示：根据表1的参数查询后，轻量级客户网管平台上将显示图6和图7。图6显示的是满足时延要求的所有路径中，时延最小和时延最大的两条路径。图7显示的是路径二的详细信息，包含了路径拓扑信息、端到端时延、逐跳链路时延以及该条路径经过的网络设备的网元名称。

4结语

目前电信运营商客户经理只能借助资源管理系统简单地为客户查询接入地的网络资源信息。由于客户经理是通过运营商后台维护人员的台账信息进行手工查询，导致存在响应速度慢和信息更新不及时造成查询结果不准确的问题。基于一种单域点到点OTN电路时延预算路系统和方法，让客户经理无需关注网络资源细节，直接使用由云网协同器提供的能力，仅需根据业务场景需求进行预计算路查询，向用户直观展示运营商网络能力，提升用户体验。

参考文献

［1］刘亚峰.WSON和T-SDN——OTN网络演进研究分析［J］.江苏通信，2020，36（05）：61-66.

［2］王林，顾靖.城域传送网融合发展方案探讨［J］.通信世界，2022（07）：46-49.

［3］李小羽.城域传送网核心汇聚层OTN+PTN联合组网策略研究［J］.通信与信息技术，2014，（06）：55-58.

［4］许鹏，杨艳松，刘雪峰，张桂玉，李威伟.SD-OTN多控制系统协同关键技术及应用［J］.邮电设计技术，2022，（03）：82-86.

［5］易昕昕，张桂玉，桓一博.中国联通跨域跨网络的智能化协同方案应用研究［J］.邮电设计技术，2021，（11）：74-78.

［6］5G时代十大应用场景白皮书［EB/OL］.（2019-03-25）［2022-05-18］.

［7］Z.Lietal.，“Self-OptimizingOpticalNetworkWithCloud-EdgeCollaboration：ArchitectureandApplication，”inIEEEOpenJournaloftheComputerSociety，vol.1，pp.220-229，2020.

作者:杨振东 陈善杰 单位:中国联通广东分公司 中讯邮电咨询设计院有限公司广东分公司